(57)【要約】【課題】  災害直後のように大量のトラヒックが発生する場合であっても、セッションの品質を守る。【解決手段】  本発明は、各リンクで受付可能レートよりも低いレートを新たに設定し、その新たに設定したレートよりも実際のトラヒックのレートが低い領域、新たに設定するレートと受付可能レートとの間の領域、受付可能レート以上の領域の３つの領域をマーク無し、一部のパケットにマーク、全てのパケットにマークとマークの割合によって３つの領域を表現することで新たなヘッダフィールドを使用せずに３つの領域を区別する。出口ルータで入口ルータごとに最大使用可能帯域を推定し、その推定値と現在保留中のフローの使用帯域から単位時間当たりに受け付ける新規フロー数を規制する。【選択図】  図１
2013030855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
IP(Internet Protocol)網における少なくとも電話を含むリアルタイム通信を行う、入口ルータ、内部ルータ、出口ルータのドメインを有するネットワークにおいて、既に受け付けたセッションの品質を確保するために新たなセッションの受付制御を行うためのセッション受付制御システムであって、
前記内部ルータ及び前記入口ルータは、
トラヒックがキューの読み出し速度もしくは予め決められた速度を超えたら、全てのパケットにマーキングを行い、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍に設定された速度を超えたら該トラヒックの１／Ｎ(但し、N＞1)の割合でパケットにマーキングを行うマーキング処理手段を有し、
前記出口ルータは、
前記マーキング処理手段によりマーキングされたパケットに基づいて前記入口ルータ毎に入口・出口ルータのペア間で経由するリンクのいずれかのリンクの状態、または、マーキング情報を、前記入口ルータに通知する受付制御判断手段を有する、
ことを特徴とするセッション受付制御システム。
【請求項２】
前記内部ルータ及び前記入口ルータは、
メモリ上に、
所定の第１の閾値が設定され、予め決められた速度でトークンを補充する第１のトークンバケツと、
所定の第２の閾値が設定され、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍でトークンを補充する第２のトークンバケツと、
該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍のさらに１／Ｎ倍（但し、Ｎ＞１）でトークンを補充する第３のトークンバケツと、
を有し、
前記マーキング処理手段は、
前記第１のトークンバケツの残トークンが前記第１の閾値よりも少なければ、全てのパケットにマーキングを行い、
該第１の閾値よりも多ければ前記第２のトークンバケツの処理に従い、
該第２のトークンバケツの残トークンが前記第２の閾値よりも多い場合は、一切マーキングを行わず、
該第２の閾値よりも少ない場合には、前記第３のトークンバケツに従ってマーキングを行い、
該第３のトークンバケツでは残トークンが到着パケットよりも少なければ、トークンを削除せずに、当該パケットにはマーキングを行わず、
該到着パケット以上の残トークンがあれば、該到着パケット分のトークンを削除し、該到着パケットにマーキングを行う手段を含む
請求項１記載のセッション受付制御システム。
【請求項３】
前記出口ルータの前記受付制御手段は、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ(＞１)倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計手段と、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合に応じて、「全てのフローを受付」、「一部のフローを受付」、「新規フロー受付拒否」のいずれの状態であるかを判定する状態判定手段と、
前記状態判定手段で判定された状態を入口ルータに通知する状態通知手段と、
を含み、
前記ネットワークの入口ルータは、
前記出口ルータ毎に、保留中のフローの合計レートを計測し、１フローあたりの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測する計測手段と、
前記出口ルータから「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内で予め決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、当該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢを該ｒで割ったレートを当該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bmaxとし、計測時間Ｔ，予め決められた定数ｋ(＞１)を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【数５】
2013030855.tif 000007
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御手段と、
を含む請求項１記載のセッション受付制御システム。
【請求項４】
前記出口ルータの前記受付制御手段は、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ（＞１）倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計手段と、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合を入口ルータに通知するマーキング割合通知手段と、
を含み、
前記ネットワークの入口ルータは、
前記出口ルータ毎に保留中のフローの合計レートを計測し、１フロー値ｒの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測し、前記出口ルータから通知された２つのマーキング割合から、「全てのフローを受け付ける状態」、「一部のフローを受け付ける状態」、「全てのフローを受け付けない状態」を判定し、それの状態を保持し、「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内であらかじめ決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢをrで割ったレートを該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bmaxとし、計測時間Ｔ、予め決められた定数ｋ（＞１）を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【数６】
2013030855.tif 000008
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御手段と、
を含む請求項１記載のセッション受付制御システム。
【請求項５】
IP(Internet Protocol)網における少なくとも電話を含むリアルタイム通信を行う、入口ルータ、内部ルータ、出口ルータのドメインを有するネットワークにおいて、既に受け付けたセッションの品質を確保するために新たなセッションの受付制御を行うためのセッション受付制御方法であって、
前記内部ルータ及び前記入口ルータにおいて、
マーキング処理手段が、トラヒックがキューの読み出し速度もしくは予め決められた速度を超えたら、全てのパケットにマーキングを行い、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍に設定された速度を超えたら該トラヒックの1/N(但し、N＞1)の割合でパケットにマーキングを行い、パケットを転送するマーキング処理ステップを行い、
前記出口ルータにおいて、
受付制御判断手段が、前記マーキング処理ステップによりマーキングされたパケットに基づいて前記入口ルータ毎に入口・出口ルータのペア間で経由するリンクのいずれかのリンクの状態、または、マーキング情報を、前記入口ルータに通知する受付制御判断ステップを行う
ことを特徴とするセッション受付制御方法。
【請求項６】
前記内部ルータ及び前記入口ルータにおいて、
メモリ上に、
所定の第１の閾値が設定され、予め決められた速度でトークンを補充する第１のトークンバケツと、
所定の第２の閾値が設定され、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍でトークンを補充する第２のトークンバケツと、
該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍のさらに1/N倍（但し、Ｎ＞１）でトークンを補充する第３のトークンバケツと、
を有し、
前記マーキング処理ステップにおいて、
前記第１のトークンバケツの残トークンが前記第１の閾値よりも少なければ、全てのパケットにマーキングを行い、
該第１の閾値よりも多ければ前記第２のトークンバケツの処理に従い、
該第２のトークンバケツの残トークンが前記第２の閾値よりも多い場合は、一切マーキングを行わず、
該第２の閾値よりも少ない場合には、前記第３のトークンバケツに従ってマーキングを行い、
該第３のトークンバケツでは残トークンが到着パケットよりも少なければ、トークンを削除せずに、当該パケットにはマーキングを行わず、
該到着パケット以上の残トークンがあれば、該到着パケット分のトークンを削除し、該到着パケットにマーキングを行う
請求項５記載のセッション受付制御方法。
【請求項７】
前記ネットワークの出口ルータにおける前記受付制御判断ステップおいて、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ(＞１)倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計ステップと、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合に応じて、全てのフローを受け付ける状態、一部のフローを受け付ける状態、全てのフローを受け付けない状態、のいずれかの状態を判定する状態判定ステップと、
前記状態判定手段で判定された状態を入口ルータに通知する状態通知ステップと、
を行い、
前記ネットワークの入口ルータにおいて、
前記出口ルータ毎に、保留中のフローの合計レートを計測し、１フローあたりの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測する計測ステップと、
前記出口ルータから「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内で予め決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、当該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢを該ｒで割ったレートを当該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bmaxとし、計測時間Ｔ，予め決められた定数ｋ(＞１)を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【数７】
2013030855.tif 000009
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御ステップと、
を行う請求項５記載のセッション受付制御方法。
【請求項８】
前記ネットワークの出口ルータにおける前記受付制御判断ステップにおいて、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ（＞１）倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計手段と、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合を入口ルータに通知するマーキング割合通知ステップを行い、
前記ネットワークの入口ルータにおいて、
前記出口ルータ毎に保留中のフローの合計レートを計測し、１フロー値ｒの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測し、前記出口ルータから通知された２つのマーキング割合から、「全てのフローを受け付ける状態」、「一部のフローを受け付ける状態」、「全てのフローを受け付けない状態」を判定し、それの状態を保持し、「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内で予め決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢをrで割ったレートを該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bmaxとし、計測時間Ｔ、予め決められた定数ｋ（＞１）を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【数８】
2013030855.tif 000010
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御ステップを行う、
請求項５記載のセッション受付制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セッション受付制御システム及び方法に係り、特に、IP(Internet Protocol)網における少なくとも電話を含むリアルタイム通信において、既に受け付けたセッションの品質を確保するために新たなセッションの受付制御を行うためのセッション受付制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアルタイム通信を行う場合、ネットワーク内に流入するフローを無制限に受け付けるとサービス中のフローにパケット損失や遅延、遅延ゆらぎなどが発生し、全てのフローがサービスとして成り立たなくなってしまう。このためリアルタイム通信を実現するには、ネットワークの混雑状況に応じて新たなフローの流入を規制しなければならない。
【０００３】
受付制御の方法の一つとして、各リンクで予め決められたレートを超えたらパケットにマーキングを行い、そのマーク情報によって受付制御を行う方式としてIETFのPCN-WGで検索されているPCN（Pre-Congestion Notification）がある（例えば、非特許文献１、２参照）。図1のように、PCNでは、受付可能レートと強制切断レートの２つのレートによって帯域を３つの領域に分ける。レートが受付可能レート未満の場合には一切マークをつけず、新規フローを受け付ける。レートが受付可能レート以上の場合には全てのパケットにマークを付与する閾値マーキングを行い、新規フローを受け付けない(新規フロー受付拒否)。レートが強制切断レート以上の場合には、強制切断レートを超えたパケットにのみマークを付与する超過トラヒックマーキングを行い、マークが付与されているパケットのレート分を強制切断する（新規フロー受付拒否＆一部のフローを強制切断）。
【０００４】
なお、閾値マーキングと超過トラヒックマーキングの詳細については非特許文献３，４に記載されている。ここでは、本発明に関連する受付制御のみを説明し、強制切断については割愛する。そのため受付制御で使われる閾値マーキングについてのみ後述する。
【０００５】
PCNでは、図２のように、PCNドメインを構成する境界ルータ１，４と内部ルータ２，３によって機能を実現する。境界ルータ１，４は、入口ルータとしての機能と出口ルータとしての機能の両方を持つ。以下では、境界ルータ１を入口ルータとし、境界ルータ４を出口ルータとして説明する。マーキングは入口ルータ１と内部ルータ２，３によってなされる。
【０００６】
受付制御は、PCNドメインの入口ルータ１及び内部ルータ２，３によるパケットへのマーキングを出口ルータ４で計測し、該当する入口ルータ１である境界ルータに通知し、その通知を受けた入口ルータ１で新規フローの規制を行う。出口ルータ４では入口ルータ１毎にトラヒックを分け、入口・出口ルータペアでマークパケットの割合を計算し、それを入口ルータ１に通知し、入口ルータ１でマークパケット割合の閾値と比較することで新規フローを受け付けるべきか拒否すべきかを判断するか、あるいは、出口ルータ４で入口ルータ１ごとにトラヒックを分け、入口・出口ルータペアでマークパケットの割合を計算し、マークパケット割合の閾値と比較することで新規フローを受け付けるべきか拒否すべきかを判断し、入口ルータ１に通知する。判断を出口ルータ４で行うか入口ルータ１で行うかによって異なる。これにより、入口ルータ１と出口ルータ４との間に受付可能レートを越えているようなリンクがあれば、その入口ルータ１と出口ルータ４のペアで計測しているマークパケットの割合が上昇し、閾値を超えるため、新規フローの受付が拒否されることで受付制御がなされる。
【０００７】
ここで使用されるマーキングは、閾値マーキングと呼ばれるものである。以下に説明する。あるリンクでの実際のトラヒックのレートが受付可能レート以上のレートなると全てのパケットに対してマーキングがなされる。このようにあるレートを超えたら全てのパケットにマーキングされるマーキングのことを「閾値マーキング」と呼ぶ。
【０００８】
閾値マーキングの実現方法としては、トークンバケツを利用したマーキングがある。図３のように、受付可能レートでトークンが補充されており、パケットが到着するとそのパケットのバイト数に相当するトークンを削除する。トークンはバケツサイズ以上には溜まらず、また、バケツの中にトークンが無い場合には、図３に示すようにバケツに閾値を設けて、残トークンが閾値よりも少なければパケットにマークを付与し、残トークンが閾値以上であればマーキングを行わない。これにより、実際のトラヒックのレートが受付可能レートよりも低ければマーキングを行わず、受付可能レート以上であればマーキングを行うようになる。なお、瞬間的にレートが上昇する場合であっても、バケツサイズから閾値を引いた分のバッファがあるため、そのような場合にマークを付与しないようにできる。また、一時的にトークンを消費した影響がその後に影響するように、閾値はバケツの底からの値として、少なくとも最大パケット長よりは十分大きな値に設定する必要がある。閾値はバケツの底に近い値でも不適切であり、バケツサイズに近い値であっても不適切である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Briscoe et al., "Pre-Congestion Notification marking," Internet Draft:  draft-briscoe-tsvwg-cl-phb-03.txt, Internet Engineering Task Force, October 2006.
【非特許文献２】Eardley, "Pre-Congestion Notification (PCN) Architecture," RFC5559, Internet Engineering Task Force, June 2009.
【非特許文献３】Eardley, "Metering and Marking Behaviour of PCN-Nodes, "RFC5670, Internet Engineering Task Force, November 2009.
【非特許文献４】Menth et al., A Survey of PCN-Based Admission Control and Flow Termination, Communications Surveys & Tutorials, IEEE, 12-3, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
PCNドメイン内に加わる新規フローの受付要求負荷がそれほど大きくない場合には、従来技術で高精度に受付制御がなされる。しかしながら、災害直後などのように大量の新規フローが発生するような場合には、過剰に新規フローを受け付けることになり、場合によってはトラヒックが強制切断レートを超え、一部のフローが強制切断されることも起こり得る。なお、これは、PCNがフィードバック制御であるため、わずかではあるが制御がかかるまでに時間を要するためである。その後、受付制御が働くため、受付可能レートの実際のトラヒックのレートが超えている間は新規フローの受付は一切なされず、フローの終了により徐々に実際のトラヒックのレートは下がっていく。再度実際のトラヒックのレートが受付可能レートを下回ったときに、依然大量の受付要求トラヒックが存在すると過剰のフローが受け付けられ、一部のフローが強制切断されるということを繰り返してしまうという課題がある。この課題を解決するには新たに受付可能レートよりも小さいレートを設定し、そのレートを超えたら一部のフローしか受け付けないようにすればよいが、そのためには新たなマーキング、すなわち新たにヘッダフィールドが必要となるが、現在使用可能なヘッダフィールドは残っていないという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、災害直後のように大量のトラヒックが発生する場合であっても、予め決められた使用率になるように新規セッションの受付可否を行い、セッションの品質を守ることが可能なセッション受付制御システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明（請求項１）は、IP網における少なくとも電話を含むリアルタイム通信を行う、入口ルータ、内部ルータ、出口ルータのドメインを有するネットワークにおいて、既に受け付けたセッションの品質を確保するために新たなセッションの受付制御を行うためのセッション受付制御システムであって、
前記内部ルータ及び前記入口ルータは、
トラヒックがキューの読み出し速度もしくは予め決められた速度を超えたら、全てのパケットにマーキングを行い、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍に設定された速度を超えたら該トラヒックの1/N(但し、N>1)の割合でパケットにマーキングを行い、転送するマーキング処理手段を有し、
前記出口ルータは、
前記マーキング処理手段によりマーキングされたパケットに基づいて前記入口ルータ毎に入口・出口ルータのペア間で経由するリンクのいずれかのリンクの状態、または、マーキング情報を、前記入口ルータに通知する受付制御判断手段を有する。
【００１３】
また、本発明（請求項２）は、前記内部ルータ及び前記入口ルータにおいて、
メモリ上に、
所定の第１の閾値が設定され、予め決められた速度でトークンを補充する第１のトークンバケツと、
所定の第２の閾値が設定され、該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍でトークンを補充する第２のトークンバケツと、
該予め決められた速度のｒ（０＜ｒ＜１）倍のさらに1/N倍（但し、Ｎ＞１）でトークンを補充する第３のトークンバケツと、
を有し、
前記マーキング処理手段は、
前記第１のトークンバケツの残トークンが前記第１の閾値よりも少なければ、全てのパケットにマーキングを行い、
該第１の閾値よりも多ければ前記第２のトークンバケツの処理に従い、
該第２のトークンバケツの残トークンが前記第２の閾値よりも多い場合は、一切マーキングを行わず、
該第２の閾値よりも少ない場合には、前記第３のトークンバケツに従ってマーキングを行い、
該第３のトークンバケツでは残トークンが到着パケットよりも少なければ、トークンを削除せずに、当該パケットにはマーキングを行わず、
該到着パケット以上の残トークンがあれば、該到着パケット分のトークンを削除し、該到着パケットにマーキングを行う手段を含む。
【００１４】
また、本発明（請求項３）は、前記出口ルータの前記受付制御手段において、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ(＞１)倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計手段と、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合に応じて、「全てのフローを受付」、「一部のフローを受付」、「新規フロー受付拒否」のいずれの状態であるかを判定する状態判定手段と、
前記状態判定手段で判定された状態を入口ルータに通知する状態通知手段と、
を含み、
前記ネットワークの入口ルータは、
前記出口ルータ毎に、保留中のフローの合計レートを計測し、１フローあたりの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測する計測手段と、
前記出口ルータから「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内で予め決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、当該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢを該ｒで割ったレートを当該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bｍａｘとし、計測時間Ｔ，予め決められた定数ｋ(＞１)を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【００１５】
【数１】
2013030855.tif 000003
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御手段と、を含む。
【００１６】
また、本発明（請求項４）は、前記出口ルータの前記受付制御手段において、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数の割合である第１のマーキング割合と、
ある一定時間内にある入口ルータから到着したパケットに対するマーキングされたパケットのバイト数にドメイン内で統一されている定数Ｎ（＞１）倍したバイト数の割合である第２のマーキング割合と、
を計測し、記憶手段に保持するマーキング集計手段と、
前記第１のマーキング割合と前記第２のマーキング割合を入口ルータに通知するマーキング割合通知手段と、
を含み、
前記ネットワークの入口ルータは、
前記出口ルータ毎に保留中のフローの合計レートを計測し、１フロー値ｒの平均レートｂ、１フローの継続時間１／μを計測し、前記出口ルータから通知された２つのマーキング割合から、「全てのフローを受け付ける状態」、「一部のフローを受け付ける状態」、「全てのフローを受け付けない状態」を判定し、それの状態を保持し、「全てのフローを受け付ける状態」が通知された場合には、全てのフローを受け付け、「一部のフローを受け付ける状態」が通知された場合には、ドメイン内であらかじめ決められたｒ（０＜ｒ＜１）を用いて、該出口ルータでの通知された時点での保留中のフローの合計レートＢをrで割ったレートを該出口ルータへの送信可能レートの推定値Bｍａｘとし、計測時間Ｔ、予め決められた定数ｋ（＞１）を用いて、最大受付可能な新規フローの接続要求レートλmaxを
【００１７】
【数２】
2013030855.tif 000004
として、新規フローの接続を規制し、該出口ルータから「全てのフローを受け付けない状態」が通知された場合には、全ての新規フローを受け付けない制御を行う規制制御手段と、を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、災害直後などのように大量の新規フロー受付要求が発生しても単位時間当たりの新規フロー受付要求量に応じて、一部の新規フローしか受け付けないため、過剰受付となることがない。また、そのために必要な受付可能レートよりも低い新たなレートを超えたか同かを検出するために新たなヘッダフィールを消費することなく実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の技術のリンクの領域分けとマーク付与方法である。
【図２】従来の技術及び本発明の装置を用いたネットワーク構成図の例である。
【図３】従来技術での閾値マーキングを実現するトークンバケツである。
【図４】本発明の一実施の形態における内部ルータのブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態における内部ルータの出回線対応部のブロック図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるリンクの領域分けとマーク付与方法である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるマーキングを実現させるためのトークンバケツである。
【図８】本発明の一実施の形態におけるマーキング処理のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施の形態における境界ルータのブロック図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における境界ルータの出回線対応部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明におけるシステム構成は図２と同様である。
【００２２】
図４は、本発明の一実施の形態における内部ルータのブロック図である。
【００２３】
内部ルータ（図２では、内部ルータ２，３に対応）は、複数の入り回線対応部１１、スイッチ部１２、複数の出回線対応部１３から構成される。
【００２４】
入り回線対応部１１は当該内部ルータに入ってくるパケットを受信し、スイッチ部１２に転送する。
【００２５】
スイッチ部１２は、受信したパケットのヘッダに書かれている宛先と当該ルータ内部のルーティングテーブル（図示せず）を比較して、どの出回線対応部１３にパケットを送出すべきかを判断し、転送する。
【００２６】
出回線対応部１３は、図５に示す構成を有する。出回線対応部１３は、トークンバケツ処理部１３１、マーキング実施部１３２、待ちキュー部１３３、物理回線対応部１３４から構成される。
【００２７】
トークンバケツ処理部１３１は、当該出回線対応部１３内の後述する３つのトークンバケツの処理を行う。
【００２８】
マーキング実施部１３２は、後述する条件によりパケットにマーキングを行う。
【００２９】
待ちキュー部１３３は、送信するパケットをバッファリングする。
【００３０】
物理回線対応部１３４は、待ちキュー部１３３でキュー待ちしているパケットを送信する。
【００３１】
従来技術の図１では帯域を３つの領域に分けていたが、本発明では、図６に示すように４つの領域に分ける。図１では受付可能レートよりも低い領域では「全てのフローを受付」となっていたが、この領域内に新たに設置する全受付可能レートを設けて２つの領域に分ける。全受付可能レートよりも低いレートでは全てのフローを受け付け、全受付可能レート以上受付可能レート未満のときは、一部のフローを受け付ける。この２つの領域を識別するために全受付可能レートより低いレートでは一切マーク無しとして、全受付可能レート以上受付可能レート未満のときは一部のパケットに閾値マークを付与する。受付可能レート以上のレートのときには全てのパケットに閾値マークを付与する。なお、全受付可能レートは図７における受付可能レートのｒ（０＜ｒ＜１）倍に設定し、この受付可能レートｒはPCNドメインで同一の値とする。
【００３２】
まず、出回線対応部１３で行われる新たな閾値マークの方法について説明し、その後に、そのマーク情報からどのように受付制御を行うかを説明する。
【００３３】
まず、閾値マークとして
・マーク無し、
・一部のパケットにマーク、
・全てのパケットにマーク
を付与する仕組みを説明する。
【００３４】
本発明では、図７に示すように３つのトークンバケツを使用する。一つ目のトークンバケツ（図７（Ａ））は受付可能レートでトークンが補充され、２つ目のトークンバケツ（図７（Ｂ））は全受付可能レートでトークンが補充される。３つ目のトークンバケツ（図７（Ｃ））は1/N*全受付可能レートでトークンが補充される。１つ目（Ａ）と２つ目（Ｂ）のトークンバケツは共に図３のトークンバケツと同様に閾値を設けてある。閾値の設定値についても図３のトークンバケツと同様にバケツサイズに近い値でも不適切であり、０、すなわち、バケツの底に近い値であっても不適切である。この２つのトークンバケツは、パケット到着毎にそのパケットのバイト数分のトークンを削除する。受付可能レートでトークンが補充されるトークンバケツ（図７（Ａ））では、残トークンが閾値よりも少なければ全てのパケットにマークを付与し、残トークンが閾値以上であれば全受付可能レートでトークンが補充されるトークンバケツ（図７（Ｂ））のマーク方法に従うようにする。
【００３５】
全受付可能レートでトークンが補充されるトークンバケツ（図７（Ｂ））では、残トークンが閾値以上あればパケットには一切マークを付与しない。残トークンが閾値よりも少なければ、1/N*全受付可能レートで補充されるトークンバケツ（図７（Ｃ））を用いて図８の処理に従ってマークを付与する。
【００３６】
図８は、本発明の一実施の形態におけるマーキング処理のフローチャートである。
【００３７】
内部ルータ１の出回線対応部１３のトークンバケツ処理部１３１は、全受付可能レートトークンバケツの残トークンが所定の閾値以上であるかを判定し、閾値以上の場合は（ステップ１０１、No）当該処理を終了し、閾値より小さい場合はマーキング実施部１３２において到着したパケットにマーキングする（ステップ１０２，１０３）。トークンバケツ処理部１３１は、1/N*全受付可能レートのトークンバケツの残トークンを０に設定し（ステップ１０４）、1/N*全受付可能レートのトークンバケツでトークン補充を開始する（ステップ１０５）。
【００３８】
パケットが内部ルータに到着すると、トークンバケツ処理部１３１は、1/N*受付可能レートトークンバケツの残トークンが到着パケットサイズ以上であるかを判定し（ステップ１０７）、到着パケットサイズ以上の場合は（ステップ１０７、Yes）、到着パケット分のトークンを削除し（ステップ１０８）、マーキング処理部１３２において、到着パケットにマークを付与する（ステップ１０９）。全受付可能レートトークンバケツの残トークンが処理の閾値より小さい場合は（ステップ１１０、Yes）、ステップ１０６に移行し、そうでない場合は当該処理を終了する。
【００３９】
図８のステップ１０１に示すように、1/N*全受付可能レートで補充されるトークンバケツは、全受付可能レートで補充されるトークンバケツの残トークンが閾値を下回ったとのみ動作し、通常のトークンバケツとは異なり、残トークンが到着パケットのサイズよりも小さい場合には到着パケット分のトークンは削除しない。
【００４０】
図９は、本発明の一実施の形態における境界ルータのブロック図である。
【００４１】
境界ルータ（入口ルータ・出口ルータ）は、複数の入り回線対応部２１、流入規制部２２、マーキング集計部２３、スイッチ部２４、複数の出回線対応部２５から構成される。
【００４２】
なお、入口ルータ１では、出回線対応部２５において、上記の内部ルータと同様の方法によりマーキング処理が行われる。
【００４３】
出口ルータ４のマーキング集計部２３は、入口ルータ１及び内部ルータ２，３で前述のようなマーキング方法によりマークされたパケットの情報から、各入口ルータ１ごとに、その入口・出口ルータペア間で経由するリンクのいずれかのリンクで図６における「全てのフローを受付」「一部のフローを受付」「新規フローの受付拒否」のいずれかの状態になっているかを判定し、入口ルータ１に通知する。通知の方法は、定期的に送信してもよいし、状態が変わったときに送信してもよい。それぞれの状態判定には、マーキング集計部２３で次のような処理を行う。出口ルータ４では、各入口ルータ毎に２つのマーク割合ｒ1、ｒ2を管理する。
【００４４】
１つ目のマーク割合ｒ1は、
ｒ1= 閾値マークパケットのバイト数／全到着パケットのバイト数        （３）
であり、これをマーク割合計測時間Ｔ毎に計測し、閾値ｒ1thとの大小を監視する。
【００４５】
２つ目のマーク割合ｒ2は、
ｒ2＝ N*閾値マークパケットのバイト数／全到着パケットのバイト数     （４）
であり、これをマーク割合計測時間Ｔ毎に計測し、閾値ｒ2thとの大小を監視する。ｒ1、ｒ2から
・ｒ1＜ｒ1th  かつ  ｒ2＜ｒ2thならば「全てのフローを受付」状態
・ｒ1＜ｒ1th  かつ  ｒ2≧ｒ2thならば「一部のフローを受付」状態
・ｒ1≧ｒ1th  ならば「新規フロー受付拒否」状態
と判定する。
【００４６】
次に、どのように新規フローを規制するかを説明する。
【００４７】
規制の方法として通常規制方法と簡易規制方法とがある。なお、通常規制方法と簡易規制方法はどちらか一方を選択し、実施するものである。
【００４８】
・通常規制方法：
入口ルータ１の流入規制部２２は、出口ルータ４からの状態の通知を受けて、入口ルータ１では、出口ルータ４毎に「全てのフローを受付」状態、「一部のフローを受付」状態、「新規フロー受付拒否」状態のうちどの状態にあるかをメモリ（図示せず）に保持する。
【００４９】
図１０は、本発明の一実施の形態における境界ルータの出口回線対応部のブロック図である。出回線対応部２５は、内部ルータと殆ど同じであるが、平均レート計測部２５５が設けられている。平均レート計測部２５５では、各出口毎に平均使用帯域を測定する。
【００５０】
今、「全てのフローを受付」状態から「一部のフローを受付」状態に状態が遷移したことが出口ルータ４から入口ルータ１に通知がなされると、入口ルータ１では、そのときの平均使用帯域Ｂからその出口ルータ４への受付可能最大使用可能帯域Ｂmaxを以下の式で推定する。
【００５１】
【数３】
2013030855.tif 000005
あるリンクでちょうど全受付可能レートになったとき、その１／ｒ倍が受付可能レートとなるため、各入口・出口ルータペアで保留しているフローの合計帯域の１／ｒ倍が各入口・出口ルータペアに割り当てられる受付可能レートと見做せるためである。この受付可能最大使用可能帯域Bmaxは、入口・出口ルータペアの状態が再度、「すべてのフローを受付」状態になったときに、その値を破棄する。
【００５２】
この受付可能最大使用可能帯域Ｂmaxとレート計測期間Ｔ，フローの平均レートｂ、フロー継続時間平均１／μから最大受付フロー到着レートλmaxを
【００５３】
【数４】
2013030855.tif 000006
とし、この値以上のフロー接続レートを流入規制部２２で規制する。流入規制部２２では、宛先アドレスから出口ルータを判別し、規制を行う。Bmaxは推定値であるため、入力・出口ルータのペアの状態が「一部のフローを受付」状態にあり、B＞Bmaxとなることが起こり得るため、式（６）の第１項の分子が正となるようにしている。また、第２項のｋはｋ＝１とするが、受付可能レートに対してどの程度過剰受付を許容するか、また、受付可能レートに対してどの程度過小受付を許容するかに応じて決定する。ｋ＞１とすることで過剰受付傾向となり、ｋ＜１とすることで過小受付傾向となる。
【００５４】
・簡易規制方法：
簡易規制方法では、入口・出口ルータペアで出口ルータが既に説明済みの方法で「一部のフローを受付」状態だと判断したら、出口ルータ４は、入口ルータ１に「一部のフローを受付」状態であることを通知し、入口ルータ１は、加わる接続要求フローに対して予め決められた割合で受け付け規制を行う。この受付規制は、入口ルータ１の流入規制部２２で、宛先アドレスから出口ルータを判別し、規制を行う。
【００５５】
これにより、フィードバック機能による制御の遅れを考慮したフローの受付規制が可能である。
【００５６】
上記のように、本実施の形態における処理を行うことで、災害直後などのように、大量の新規フロー受付要求が発生した場合に、制御用の新たなヘッダフィールを用いることなく、単位時間あたりの新規フロー受付要求量に応じて、一部の新規フローしか受け付けない手段を設けることにより、受け付け済みのセッションの品質を確保することが可能となる。
【００５７】
なお、上記の実施の形態における各ノードの動作をプログラムとして構築し、当該ルータとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
【００５８】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  入力ルータ（境界ルータ）
２，３  内部ルータ
４  出口ルータ（境界ルータ）
１１  入り回線対応部
１２  スイッチ部
１３  出回線対応部
２０  境界ルータ
２１  入り回線対応部
２２  流入規制部
２３  マーキング集計部
２４  スイッチ部
２５  出回線対応部
１３１  トークンバケツ処理部
１３２  マーキング実施部
１３３  待ちキュー部
１３４  物理回線対応部
２５１  トークンパケット処理部
２５２  マーキング実施部
２５３  待ちキュー部
２５４  物理回線対応部
２５５  平均レート計測部
【図１】
2013030855.tif 000011
【図２】
2013030855.tif 000012
【図３】
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【図４】
2013030855.tif 000014
【図５】
2013030855.tif 000015
【図６】
2013030855.tif 000016
【図７】
2013030855.tif 000017
【図８】
2013030855.tif 000018
【図９】
2013030855.tif 000019
【図１０】
2013030855.tif 000020